新エネルギー車用リチウムイオン電池の放熱方法

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リチウムイオン電池パックモジュールは、主に電池と、自由に組み合わせられる冷却・放熱ユニットで構成されています。両者は互いに補完し合う関係にあります。電池は新エネルギー車の動力源となり、冷却ユニットは動作中に電池から発生する熱を処理します。放熱方法によって、使用される放熱媒体も異なります。
バッテリー周辺の温度が高すぎる場合、これらの材料は熱伝導性シリコンガスケットを伝導経路として利用し、冷却パイプにスムーズに入り込み、個々のバッテリーと直接または間接的に接触することで熱を吸収します。この方法の主な利点は、バッテリーセルとの接触面積が大きく、熱を均一に吸収できることです。

空冷方式もバッテリー冷却の一般的な方法である。PTCエアヒーター名前が示すように、この方法は冷却媒体として空気を使用します。新エネルギー車の設計者は、バッテリーモジュールの隣に冷却ファンを設置します。空気の流れを増やすために、バッテリーモジュールの隣には通気口も追加されます。空気の対流の影響を受けることで、新エネルギー車のリチウムイオンバッテリーは熱を素早く放散し、安定した温度を維持できます。この方法の利点は柔軟性があり、自然対流または強制放熱によって熱を放散できることです。ただし、バッテリー容量が大きすぎると、空気冷却放熱方法の効果は良くありません。

ボックス型換気冷却は、空気冷却と放熱方法をさらに改良したものです。バッテリーパックの最高温度を制御するだけでなく、最低温度も制御できるため、バッテリーの正常な動作をある程度確保できます。しかし、この方法ではバッテリーパック内の温度均一性が低く、放熱が不均一になりやすいという問題があります。ボックス型換気冷却は、吸気口の風速を強化し、バッテリーパックの最高温度を調整し、大きな温度差を制御します。しかし、吸気口の上部バッテリーの隙間が小さいため、得られるガス流量が放熱要件を満たさず、全体の流量が遅すぎます。このままでは、吸気口の上部バッテリーに蓄積された熱を放散することが困難になります。後段階で上部にスリットを入れたとしても、バッテリーパック間の温度差は設定範囲を超えてしまいます。

相変化材料を用いた冷却方法は、バッテリーの温度変化に応じて大量の熱を吸収できるため、最も技術的に高度な方法と言えます。この方法の大きな利点は、エネルギー消費量が少なく、バッテリーの温度を適切に制御できることです。また、液体冷却方式と比較して、相変化材料は腐食性がないため、媒体によるバッテリーへの汚染を軽減できます。しかし、相変化材料の製造コストが高いため、すべての新エネルギー路面電車が冷却媒体として相変化材料を使用できるわけではありません。

用途に関して言えば、フィン対流冷却は、バッテリーパックの最高温度と最高温度差を45℃～5℃の範囲内に制御できます。しかし、バッテリーパック周辺の風速が所定の値に達すると、風速によるフィンの冷却効果が弱まるため、バッテリーパックの温度差はほとんど変化しません。

ヒートパイプ冷却は、新たに開発された放熱方法であり、まだ正式には実用化されていません。この方法は、ヒートパイプ内に作動媒体を設置し、バッテリーの温度が上昇すると、パイプ内の媒体を通して熱を奪うというものです。

放熱方法のほとんどには一定の限界があることがわかる。研究者がリチウム電池の放熱を効果的に行うためには、放熱効果を最大限に高め、リチウム電池が正常に動作するように、実際の状況に応じて放熱装置を的確に設置する必要がある。

✦新エネルギー車の冷却システム故障の解決策

まず、新エネルギー車の耐用年数と性能は、リチウムイオン電池の耐用年数と性能に直接比例します。研究者は、リチウムイオン電池の特性に応じて熱管理を適切に行うことができます。異なるブランドやモデルの新エネルギー車で使用される放熱システムは非常に異なるため、熱管理システムを最適化する際には、研究者は、新エネルギー車の放熱システムの効果を最大化するために、性能特性に応じて適切な放熱方法を選択する必要があります。たとえば、液体冷却方式を使用する場合（PTC冷却ヒーター研究者は、エチレングリコールを主な放熱媒体として使用することができます。しかし、液体冷却および放熱方法の欠点を解消し、エチレングリコールの漏洩や電池の汚染を防ぐためには、リチウム電池の保護材として非腐食性のシェル材料を使用する必要があります。さらに、エチレングリコールの漏洩の可能性を最小限に抑えるために、適切なシーリングも行う必要があります。

第二に、新エネルギー車の航続距離は伸びており、リチウムイオン電池の容量と出力は大幅に向上し、発生する熱量も増加しています。従来の放熱方法を使い続けると、放熱効果は大幅に低下します。そのため、研究者は時代の流れに遅れず、常に新しい技術を開発し、新しい材料を選択して冷却システムの性能を向上させる必要があります。さらに、研究者はさまざまな放熱方法を組み合わせることで放熱システムの利点を拡大し、リチウムイオン電池周辺の温度を適切な範囲内に制御することで、新エネルギー車に途切れることのない電力を供給することができます。例えば、研究者は液体放熱方法を選択することに加えて、空冷と放熱方法を組み合わせることができます。このように、2つまたは3つの方法が互いの欠点を補い合い、新エネルギー車の放熱性能を効果的に向上させることができます。
最後に、運転者は新エネルギー車を運転する際に、日常的なメンテナンスをしっかりと行う必要があります。運転前には、車両の走行状態と安全上の不具合がないかを確認する必要があります。この点検方法により、交通事故のリスクを軽減し、運転の安全性を確保できます。長時間運転した後は、運転者は定期的に車両を点検に出し、電気駆動制御システムと放熱システムに潜在的な問題がないかを確認し、新エネルギー車の運転中の安全事故を未然に防ぐ必要があります。また、新エネルギー車を購入する前に、運転者は十分な調査を行い、新エネルギー車のリチウムイオン電池駆動システムと放熱システムの構造を理解し、放熱システムの優れた車両を選択するように努める必要があります。なぜなら、このタイプの車両は長寿命で優れた車両性能を備えているからです。同時に、運転者は、突然のシステム故障に対処し、損失を迅速に軽減するために、一定のメンテナンス知識も身につけておく必要があります。